Spínacie regulátory premieňajú vstupné napätie na vyššie alebo nižšie výstupné napätie, na čo slúži tlmivka na dočasné uloženie elektrickej energie. Veľkosť tlmivky závisí od spínacej frekvencie spínacieho regulátora a očakávaného prúdu pretekajúceho obvodom, ako teda vyberiem správnu hodnotu tlmivky? Hodnotu induktora možno určiť pomocou bežného vzorca, ktorý zahŕňa zvlnenie prúdu induktora.
Vo väčšine údajových listov pre spínacie regulátory, ako aj vo väčšine aplikačných poznámok a iných vysvetľujúcich textov sa zvlnenie induktorového prúdu odporúča na úrovni 30 percent nominálnej záťaže prevádzky. To znamená, že vrcholy prúdu induktora a údolia prúdu induktora sú o 15 percent vyššie a o 15 percent nižšie ako priemerný prúd pri nominálnom zaťažovacom prúde. Prečo výber 30-percentného zvlnenia prúdu induktora alebo pomeru zvlnenia prúdu (CR) možno považovať za dobrý kompromis?
Pre prevodníky peňazí, ako je ten, ktorý je znázornený na obrázku 1, platí rovnica 1:
Obrázok 1. Zodpovedajúce zvlnenie induktorového prúdu pri použití konvertora buck.
Tento vzorec vypočítava požadovanú indukčnosť pre buck konvertor na základe aktuálneho pomeru zvlnenia CR, L. Tento pomer je zvyčajne špecifikovaný ako 0.3 alebo 30 percent zvlnenia vrchol-špička. V tomto vzorci D predstavuje pracovný cyklus a T predstavuje čas cyklu v závislosti od príslušnej spínacej frekvencie.
Čo sa stane, keď použijete iné zvlnenie induktorového prúdu?
Na obrázku 2 červená čiara predstavuje zvlnenie prúdu induktora obvodu (pomer zvlnenia prúdu (CR) 30 percent s výstupným prúdom 3 A. Toto je bežná kompromisná voľba pri návrhu obvodu spínacieho regulátora. Modrý tvar vlny zodpovedá induktoru zvlnenie prúdu 133 percent a zelený priebeh zodpovedá zvlneniu prúdu induktora 7 percent.
Obr. 2. Zvlnenie induktorového prúdu (červená), malé zvlnenie induktorového prúdu (modré) a veľké zvlnenie prúdu induktora (zelené) pre pomer zvlnenia prúdu 30 percent pri nominálnom zaťažení.
Obrázok 3 zobrazuje rovnaký obvod, ktorý beží s čiastočným menovitým zaťažením ako výstupný prúd (napr. 1A). Pri vysokom zvlnení prúdu induktora, ako je znázornené modrým priebehom na Obr. 3, sa induktor úplne vybije pri každom cykle. Tento režim sa nazýva režim nespojitého vedenia (DCM). V tomto režime sa mení stabilita regulačnej slučky a môže spôsobiť vyššie zvlnenie výstupného napätia.
Obr. 3. Zvlnenie induktorového prúdu (červená), malé zvlnenie induktorového prúdu (modré) a veľké zvlnenie prúdu induktora (zelené) s pomerom zvlnenia prúdu 30 percent pri čiastočnom zaťažení.
Preto je potrebné použiť určitý pomer zvlneného prúdu, aby sa zabránilo DCM. dobrý kompromis sa dosiahne pri pomere zvlnenia prúdu 30 percent. Ak je pomer zvlnenia prúdu nízky, systém bude väčšinu času pracovať v režime nepretržitého vedenia prúdu, dokonca aj pri čiastočnom zaťažení. Takže optimalizáciou obvodu je možné pracovať v tomto režime.
Čo sa stane, ak zvolím pomer zvlnenia prúdu, ktorý je príliš vysoký?
Pomer zvlneného prúdu nad 30 percent má za následok menšie veľkosti induktorov a nižšie náklady. Špičkové prúdy sú však výrazne vyššie, čo generuje veľké množstvo elektromagnetického rušenia (EMI), oveľa vyššie, ako môžu bežné obvody akceptovať. Okrem toho, ak chcete použiť režim nepretržitého vedenia (CCM), záťažový prúd musí byť ešte vyšší. Zatiaľ to nie je problém, no prevádzkové vlastnosti sa v tomto režime menia a s tým treba počítať pri návrhu obvodu.
Okrem toho vyššie výstupné napätie vyplýva z nižšieho zvlnenia prúdu induktora v porovnaní s nižším zvlnením prúdu induktora.
Čo sa stane, ak zvolím pomer zvlnenia prúdu, ktorý je príliš nízky?
Pomer zvlneného prúdu pod 30 percent má za následok väčšie veľkosti induktorov a vyššie náklady. Kvôli veľkej veľkosti zariadenia na ukladanie energie bude prechodová odozva záťaže o niečo nižšia. Napríklad pri rýchlom odpojení vysokého zaťažovacieho prúdu sa musí výkon uložený v tlmivke niekam preniesť. To spôsobí zvýšenie napätia na výstupnom kondenzátore (COUT). Čím viac elektrickej energie je v induktore, tým vyššie je výstupné napätie. Prepätie môže poškodiť napájacie obvody.
Po zvážení výhod a nevýhod rôznych pomerov zvlnenia induktorového prúdu sme zistili, že pre väčšinu aplikácií je vhodnejší pomer zvlnenia prúdu približne 30 percent. V niektorých prípadoch je však možné sa od toho odchýliť, pokiaľ sú výsledky prijateľné.
Zhejiang NeoDen Technology Co., LTD., založená v roku 2010, je profesionálny výrobca špecializujúci sa na SMT pick and place stroj, reflow pec, stroj na tlač šablón, výrobnú linku SMT a ďalšie produkty SMT.
Založená v roku 2010 so 100 zamestnancami a viac ako 8 000 m2. továreň nezávislých vlastníckych práv, s cieľom zabezpečiť štandardné riadenie a dosiahnuť čo najúspornejšie efekty, ako aj úsporu nákladov.
Vlastnil vlastné obrábacie centrum, skúsených montážnikov, testerov a inžinierov kontroly kvality, aby zabezpečil silné schopnosti výroby, kvality a dodávky strojov NeoDen.
40 plus globálnych partnerov pokrytých v Ázii, Európe, Amerike, Oceánii a Afrike, aby úspešne slúžili viac ako 10 000 používateľom na celom svete, aby sa zabezpečili lepšie a rýchlejšie miestne služby a rýchla reakcia.